水电站建筑物--厂房布置(2012).ppt

1、第十一章 水电站厂房总论 厂房是水电站的主要建筑物之一，是将水能转换为电能的综合工程设施。是水、机、电的综合体。水电站厂房是将水能转为电能的综合工程设施，包括厂房建筑、水轮机、发电机、变压器、开关站等，也是运行人员进行生产和活动的场所。水电站厂房水电站厂房的结构特点水电站厂房的结构特点 水水电电站站厂厂房房的的结结构构组组成成及及作作用用 引水式地面厂房引水式地面厂房第一节 水电站厂房任务、组成和类型一、水电站厂房的任务(1)将水电站的主要机电设备集中布置在一起，使其具有良好的运行、管理、安装、检修等条件。(2)布置各种辅助设备，保证机组安全经济运行，保证发电质量。(3)布置必要的值班场所，为

2、运行人员提供良好的工作环境。二、水电站厂房的组成二、水电站厂房的组成1.从设备布置和运行要求的空间划分从设备布置和运行要求的空间划分主厂房。安装水轮发电机组和各种辅助设备，是水主厂房。安装水轮发电机组和各种辅助设备，是水电站厂房的主要组成部分。电站厂房的主要组成部分。副厂房。安置各种运行控制和检修管理设备的房间副厂房。安置各种运行控制和检修管理设备的房间及运行管理人员工作和生活用房。及运行管理人员工作和生活用房。主变压器场。水电站发出的电能经主变压器升压后，主变压器场。水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。再经输电线路送给用户。开关站。一般布置在户外，装设高压开关、高压母线和

3、保护设施，高压输电线由此将电能输送给电力用户。主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，一般称为厂区枢纽。厂区交通等，一般称为厂区枢纽。厂区枢纽厂区枢纽2.从设备组成的系统划分从设备组成的系统划分水流系统。水轮机及其进出水设备，包括压力管水流系统。水轮机及其进出水设备，包括压力管道、水轮机前的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管道、水轮机前的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。及尾水闸门等。电流系统。即电气一次回路系统，包括发电机及电流系统。即电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压其引出线、母线、发电机电压配电设

4、备、主变压器和高压开关站等。器和高压开关站等。电气控制设备系统。即电气二次回路系统，包括电气控制设备系统。即电气二次回路系统，包括机旁盘、厉磁设备系统、中央控制室、各种控制机旁盘、厉磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统。系统。机械控制设备系统。包括水轮机的调速设备，如机械控制设备系统。包括水轮机的调速设备，如接力器及操作柜，事故阀门的控制设备，其它各接力器及操作柜，事故阀门的控制设备，其它各种闸门、减压阀、拦污栅等操作控制设备。

5、种闸门、减压阀、拦污栅等操作控制设备。辅助设备系统。包括为了安装、检修、维护、运辅助设备系统。包括为了安装、检修、维护、运行所必须的各种电气及机械辅助设备，如厂用电行所必须的各种电气及机械辅助设备，如厂用电系统系统(厂用变压器、厂用配电装置、直流电系统厂用变压器、厂用配电装置、直流电系统)，油系统、气系统、水系统，起重设备，各种电气油系统、气系统、水系统，起重设备，各种电气和机械修理室、试验室、工具间、通风采暖设备和机械修理室、试验室、工具间、通风采暖设备等。等。水水电电站站厂厂房房组组成成图图水流系统水流系统电流系统电流系统电气控制电气控制设备系统设备系统辅助设备辅助设备系统系统机械控制机械

6、控制设备系统设备系统3.从水电站厂房的结构组成划分从水电站厂房的结构组成划分水平面上可分为水平面上可分为主机室和安装间主机室和安装间。主机室安装水。主机室安装水轮发电机组及辅助设备，安装间是水电站机电设轮发电机组及辅助设备，安装间是水电站机电设备卸货、拆箱、组装、检修时使用的场地。备卸货、拆箱、组装、检修时使用的场地。垂直面上，以发电机层楼板面为界，分为上部结垂直面上，以发电机层楼板面为界，分为上部结构和下部结构。构和下部结构。a)上部结构。与工业厂房相似，基本上是板、梁上部结构。与工业厂房相似，基本上是板、梁、柱结、柱结构系统。构系统。b)下部结构。为大体积混凝土整体结构，主要布置过流下部结

7、构。为大体积混凝土整体结构，主要布置过流系统，是厂房的基础。系统，是厂房的基础。上上部部结结构构下下部部结结构构下下部部块块体体结结构构 三、水电站厂房的基本类型三、水电站厂房的基本类型根据厂房与挡水建筑物的相对位置及其结构特征根据厂房与挡水建筑物的相对位置及其结构特征，可，可分为三种基本类型分为三种基本类型一）一）地面式地面式厂房 1坝后式厂房特征：厂房位于拦河坝的下游，紧接坝后，在结构上与大坝用永久缝分开，发电用水由坝内高压管道引入厂房。坝后式厂房还可以变化为：挑越式厂房、溢流式厂房、坝内式厂房。坝坝 后后 厂厂 房房坝后式厂房示意图坝后式厂房示意图CenterHillLakeandDam

8、挑挑 越越 式式 厂厂 房房乌江渡水电站乌江渡水电站坝后式厂房水头较高，建筑挡水，厂房紧靠大坝新安江水电站坝内式厂房洪水量大、河谷狭窄时，坝轴线上不易布置水电站厂房和溢洪道，在岸边布置开挖量大。坝体结构设计计算复杂，施工质量要求高坝内式厂房坝内式厂房凤滩水电站凤滩水电站厂房移入溢流坝体空腹内。厂房移入溢流坝体空腹内。溢流式厂房溢流式厂房v将厂房顶作为溢洪道，成为坝后溢流式厂房。新安江水电站新安江水电站2河床厂房厂房位于河床中，成为挡水建筑物的一部分河床式厂房水头低，单机容量大的水电站金银台，红岩子水电站葛洲坝水利枢纽葛洲坝水利枢纽 位于湖北省宜昌位于湖北省宜昌市，在三峡出口南市，在三峡出口南津

9、关下游津关下游2.3km处。处。混凝土重力坝，最混凝土重力坝，最大坝高大坝高53.8m，水电，水电站装机容量站装机容量2715MW，保证出，保证出力力76.8万万kW，多年，多年平均发电量平均发电量157亿亿kWh。3引水式厂房v特征：发电用水来自较长的引水道，厂房远离挡水建筑物，一般位于河岸。如若将厂房建在地下山体内，则称为地下厂房。清江雪照河水电站清江雪照河水电站4.岸边式厂房岸边式厂房洞式进水口主阀和伸缩节调压室或调压井调压室或调压井尾水闸门室二）地下式厂房十三陵水库三）抽水蓄能电站机组：可逆式机组天荒坪水电站可逆式水力发电机组发电机水泵水轮机主阀潮汐能发电原理图1四、潮汐能发电四、潮汐

10、能发电潮汐能发电原理图2潮汐电站外景图单库单向型发电的四个工况在整个潮汐周期内，电站的运行按下列4个工况进行：充水工况：电站停止发电，开启水闸，潮水经水闸和水轮机进人水库，至水库内外水位齐平为止；等候工况；关闭水闸，水轮机停止过水，保持水库水位不变，海洋侧则因落潮而水位下降，直到水库内外水位差达到水轮机组的启动水头；发电工况：开动水轮发电机组进行发电，水库的水位逐渐下降，直到水库内外水位差小于机组发电所需要的最小水头为止；等候工况：机组停止运行，水轮机停止过水保持水库水位不变，海洋侧水位因涨潮而逐步上升，直到水库内外水位齐平，转入下一周期。单库双向型的工况有6个单库双向式潮汐电站有等侯、涨潮发

11、电、充水、等侯、落潮发电、泄水6个工况。地热发电示意图地热发电示意图2地热电站外景图地热发电示意图3秦山核电站图1秦山核电站图2广东阳江核电站图核能发电原理图核能发电流程火电厂外景图蒸汽轮机发电流程火力发电生产过程循环冷却水火力发电厂生产原理示意图-朗肯循环装置图风力发电太阳能电站住宅太阳能发电系统住宅太阳能发电系统(1)(1)光光电电(太太阳阳能能电电池池)模模块块:光电模块将太阳能转换成电能。(2)(2)变变换换器器(电电力力调调节节器器):变换器将光电模块产生的直流电转换成交流电并自动控制整个系统。(3)(3)室室内内配配电电盘盘:配电盘向家用电器输送适当的电负载。(4)(4)电度表：电

12、度表：磁流体发电示意图磁流体发电热电偶温差发电热电子发电煤气化复合发电系统流程 (二二)按机组主轴的装置方式分按机组主轴的装置方式分立式机组厂房和卧式机组厂房。立式机组厂房立式机组厂房卧式机组厂房卧式机组厂房(三)按厂房上部结构分：露天式、半露天式、封闭式厂房。(四)按水电站资源的性质分：河川电站(常规水电站)厂房、潮汐电站厂房、抽水蓄能电站厂房。第二节第二节 水电站厂房设计所需资料和设计程序水电站厂房设计所需资料和设计程序 一、厂房设计所需资料一、厂房设计所需资料1.河流开发方案及建筑物等级河流开发方案及建筑物等级规划报告的批文。规划报告的批文。根据工程规模、建坝高低、电站装机容量等，确定根

13、据工程规模、建坝高低、电站装机容量等，确定电站建筑物等级和相应的设计标准。电站建筑物等级和相应的设计标准。此外还应了解对厂房的特殊要求。此外还应了解对厂房的特殊要求。2.地形资料地形资料库区及取水枢纽库区及取水枢纽1/20001/1000的地形图。坝址轴线处的地形图。坝址轴线处1/200的地形图。的地形图。厂区枢纽处厂区枢纽处1/500的地形图。的地形图。厂房所在处厂房所在处1/200的地形图。的地形图。若为引水式电站，还应有若为引水式电站，还应有1/20001/1000引水线路带状地引水线路带状地形图。形图。3.工程地质和水文地质资料工程地质和水文地质资料厂区地质分析报告及图纸。厂区地质分析

14、报告及图纸。厂区的地基覆盖层厚度、下覆基岩深度、土壤及岩石物厂区的地基覆盖层厚度、下覆基岩深度、土壤及岩石物理力学指标等。理力学指标等。地下水活动情况。地下水活动情况。4.水文及水能资料水文及水能资料站址的多年径流资料。站址的多年径流资料。水库的调洪方式，包括水库及大坝的各种水文及下泄流水库的调洪方式，包括水库及大坝的各种水文及下泄流量，坝址及厂址处的水位量，坝址及厂址处的水位流量关系由线，尾水相应的流量关系由线，尾水相应的校核、设计及最小的各特征水位值。校核、设计及最小的各特征水位值。厂区所在河流的泥沙资料、河流冰凌资料以及山洪泥石厂区所在河流的泥沙资料、河流冰凌资料以及山洪泥石流等资料。流

15、等资料。电站的装机容量、机组台数、电站的最大最小和加权平电站的装机容量、机组台数、电站的最大最小和加权平均水头。均水头。电站的运行方式、输电方向、电压等级、输电距离等。电站的运行方式、输电方向、电压等级、输电距离等。5.施工组织资料施工组织资料了解施工单位的施工技术水平，包括施工方法及设备，了解施工单位的施工技术水平，包括施工方法及设备，施工材料的运输条件，施工工期、施工单价等资料。施工材料的运输条件，施工工期、施工单价等资料。6.机组与辅助设备资料机组与辅助设备资料主机组及总装图主机组及总装图(立面和平面立面和平面)及台数。及台数。发电机的尺寸和重量，冷却方式及通风道尺寸。发电机的尺寸和重量

16、，冷却方式及通风道尺寸。水轮机型号、直径和重量，蜗壳和尾水管的型式和尺寸。水轮机型号、直径和重量，蜗壳和尾水管的型式和尺寸。变压器的台数、重量和尺寸。变压器的台数、重量和尺寸。机旁盘、各种配电板、发电机引出线接地等装置图；油机旁盘、各种配电板、发电机引出线接地等装置图；油开关等的地脚螺栓基础图；调速器；高低压空气压缩机、开关等的地脚螺栓基础图；调速器；高低压空气压缩机、水泵等尺寸及基础图；吊车的规格及技术资料。水泵等尺寸及基础图；吊车的规格及技术资料。二、水电站厂房设计程序二、水电站厂房设计程序 我国大中型水电站的设计一般分四个阶段：预可行性研究、可行性研究、招标设计、施工详图。1.预可行性研究：研究基础：河流规划和地区电力负荷发展预测研究内容：对拟建电站的建设条件进行研究，近期兴建的必要性、技术可行性和经济合理性。研究要求：对厂房不进行具体设计，只选定电站的规模，初选枢纽布置和厂房型式，绘出厂房在枢纽中的位置。2.2.可行性研究可行性研究：v研究基础：预可行性研究成果v研究内容：通过方案比较选定枢纽的总体布置及其参数，决定建筑物的型式和控制尺寸，选择施工方案、进度和总布置，并编制工程